近期，苏州大学功能纳米与软物质研究院程亮教授和苏州大学附属第二医院周晓中教授在科爱出版创办的期刊 Bioactive Materials 上联合发表研究论文：视黄酸(RA)和姜黄素(Cur)与牛血清白蛋白(BSA)自组装，获得RA@BSA@Cur纳米颗粒用于脊髓损伤治疗。RA@BSA@Cur诱导巨噬细胞向促再生表型极化；促进神经干细胞向β3-tubulin+神经元分化；逆转炎症因子对干细胞分化的干扰影响，促进脊髓损伤小鼠的功能神经元再生和运动恢复。

脊髓损伤（SCI）是由创伤、肿瘤或炎症等因素引起的完全性或不完全性运动、感觉及自主功能障碍的疾病，伴有级联式炎症反应，诱发轴突和神经元坏死。在损伤急性期，炎性因子及有害介质诱导内源性神经干细胞分化，激活态星形胶质细胞增多，构成胶质瘢痕，抑制轴突生长和神经元再生。

在SCI早期，血源性巨噬细胞与原位小胶质细胞吞噬磷脂碎片和炎症激活，而巨噬细胞响应外界刺激分化为M1或M2型巨噬细胞。M1型巨噬细胞分泌促炎因子，抑制细胞增殖，而M2巨噬细胞促进细胞和组织再生。因此，调控巨噬细胞表型可能有助于控制脊髓损伤中的炎症反应。姜黄素（Cur）作为具有抗氧化能力的天然产物，可减少炎性巨噬细胞的浸润，诱导巨噬细胞极化为M2表型。脊髓损伤后神经干细胞（NSCs）迁移至损伤区，在炎症因子诱导下向星形胶质细胞分化，虽然Cur处理能够减少炎症因子对NSCs的分化干扰，但作用有限，联用促神经分化剂或许能进一步提高NSC源性神经元数量。研究证实，维甲酸（RA）诱导神经元的轴突再生和NSCs向神经元分化。因此Cur和RA通过互补提高对SCI治疗效率，但药物存在水溶性差、高浓度有毒性等缺陷。

FDA批准的牛血清白蛋白因其易载药、水溶性好、无毒等特点，广泛应用于给药系统中。本团队利用牛血清白蛋白（BSA）构建负载RA/Cur的纳米颗粒系统(RA@BSA@Cur)。RA@BSA@Cur可清除ROS，调节巨噬细胞极化，调节NSCs神经元/星形胶质细胞分化。此外，利用BSA的被动靶向特性，RA@BSA@Cur在脊髓损伤区域高度富集，抑制炎症因子释放，促进神经元和轴突的产生，抑制瘢痕增生，提高小鼠运动功能恢复（图1）。

一．RA@BSA@Cur纳米颗粒的制备和表征（图1）

采用自组装法合成共载RA和Cur的BSA纳米颗粒。TEM提示BSA纳米颗粒经过戊二醇聚合处理后，粒径保持在100 nm，同时具有视黄酸和姜黄素的特征峰。利用活性氧探针（ABTS、TMB）证实RA@BSA@Cur对活性氧有较好的清除能力，ESR同样证实RA@BSA@Cur降低单线态氧浓度，具有较好的抗氧化应激效能。

二．RA@BSA@Cur NPs调控巨噬细胞M1/M2型极化（图2）

脂多糖处理的巨噬细胞极化为CD86+M1表型，RA@BSA@Cur预处理减少M1细胞。相似地，Cur@BSA处理后巨噬细胞低表达CD86，抑制巨噬细胞向M1型极化，提示姜黄素在复合颗粒抗氧化应激功能中起到主要作用。WB结果显示，RA@BSA@Cur处理后，巨噬细胞CD86蛋白显著减少。脂多糖处理显著提高IκBα和p65的磷酸化，然而，RA@BSA@Cur处理后抑制该通路激活，提示RA@BSA@Cur通过NF-κB信号通路发挥抗氧化应激效能。

三．RA@BSA@Cur促进神经元轴突的生长（图3）

Cy5.5标记RA@BSA@Cur与雪旺细胞或PC12细胞共孵育，在胞质中观察到红色荧光，提示纳米颗粒被神经细胞有效内吞。用不同浓度的RA@BSA@Cur（1/5/10 μmol/L）处理PC12细胞时，轴突伸长，约为70~100 μm。为模拟体内病理微环境，用LPS诱导PC12细胞损伤，神经突没有明显的伸长；但RA@BSA(~19 μm)和RA@BSA@Cur组(~27 μm)的轴突长度仍高于其他组。RA@BSA@Cur有望在体内构建适宜微环境，刺激神经元细胞轴突再生。

四．RA@BSA@Cur调控病理状态下的神经干细胞分化（图4）

诱导神经干细胞定向分化是重建SCI微环境的关键。但由于脊髓损伤后炎症因子高分泌，干扰NSCs向星形胶质细胞分化，构成胶质瘢痕，阻碍愈合。为评估RA@BSA@Cur在病理条件下对NSCs分化的影响，提取胎鼠原代神经干细胞，在LPS刺激下GFAP高表达，RA@BSA@Cur处理后神经元标志物β3-tubulin表达增高，星形胶质细胞标志物GFAP较阳性对照组降低，提示RA和Cur在病理条件下协同促进NSCs的神经元分化。提示RA@BSA@Cur有望在体内的病理条件下调控干细胞分化，提高新生神经元数量。

五．RA@BSA@Cur在脊髓损伤区富集并调控干细胞分化（图5）

构建小鼠脊髓横断损伤模型，尾静脉注射Cy5.5标记的RA@BSA@Cur，通过小动物活体及离体成像，发现RA@BSA@Cur在脊髓损伤小鼠的肝、脊髓等组织高富集，由于BSA生物相容性好，对小鼠器官毒性较低，通过血管运送至脊髓损伤部位后对神经系细胞无明显毒性。RA@BSA@Cur治疗后，BMS行为学评分发现实验组小鼠评分达到6分，后肢大关节活动可，有轻微的趾关节活动；剥离脊髓组织后，发现RA@BSA@Cur治疗组脊髓无明显横断，瘢痕组织减少，荧光染色观察到损伤区β3-tubulin+神经元细胞显著增多，而GFAP+星形胶质细胞较空白对照组减少。

六．RA@BSA@Cur调控轴突再生和瘢痕形成（图6）

SCI功能恢复包括神经元再生、限制瘢痕增生、突触重建等。通过对各组荧光染色发现，RA@BSA@Cur和RA@BSA促进NSCs分化，NeuN+细胞在病变部位的数量高于其余各组。RA@BSA@Cur组的CSPG荧光强度较低，提示损伤部位瘢痕组织数量较少。此外，使用RA@BSA@Cur治疗后，病变部位突触分布增加，进一步提示RA@BSA@Cur在促进神经元再生，瘢痕增生，突触重建等方面具有显著效果。

七．RA@BSA@Cur调控早期炎症反应（图7）

评估RA@BSA@Cur对SCI早期神经炎症的影响，发现RA@BSA@Cur降低损伤中心CD86，增加CD206表达。RA@BSA@ Cur组中CD80+/CD206+的细胞比值明显减少。RA@BSA@Cur治疗后，TNF-α、IL-6水平明显降低，IL-4水平明显升高，从而减轻脊髓损伤早期炎症反应。综上所述，RA@BSA@Cur重建多功能微环境，在诱导内源性NSCs分化的同时，抑制神经炎症，减少瘢痕组织，提高轴突数量，为神经再生构建适宜微环境。

苏州大学附属第二医院骨科医师，博士。从事脊髓损伤与生物功能材料的研究工作。

苏州大学功能纳米与软物质研究院特聘教授，博士生导师。2019年入选国家级人才工程。团队近年来从材料科学领域出发，结合多学科交叉研究的优势，在纳米生物医学等领域从事科学研究。发展了多种无机微纳材料及其复合功能材料，利用其独特的光、学、声、磁和X-射线吸收等性质，探索了针对肿瘤影像导航下的肿瘤光学治疗、磁热治疗、声动力治疗、气体治疗和联合治疗，并对其金属离子的生物学效应及其增效免疫治疗开展系统研究。

从2009年起在国际学术期刊共发表学术论文200篇，论文SCI总他引23350次，SCI“H-index”为81。其中第一/通讯作者100余篇，发表于Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、Nat. Commun.、Chem、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.、Natl. Sci. Rev.、Nano Today等材料、化学领域权威期刊。2017-2022连续6年入选“全球高被引科学家名单”（Highly Cited Researchers）（材料）和“中国高被引学者”（材料）。担任国际著名期刊杂志《Journal of Nanobiotechnology》副主编（IF=9.429, Q1）。获得国家自然科学基金区域发展联合基金重点项目、面上项目，江苏省杰青、江苏省优青等项目资助。并入选教育部青年长江学者、苏州大学仲英学者、苏州大学“东吴学者”、江苏省333人才工程。

苏州大学附属第二医院骨科主任，主任医师，教授。曾受“郑裕彤博士奖助金”等资助在香港大学和香港中文大学骨科学系从事骨科基础研究。也曾于日本千叶大学，德国Greifswald大学以及美国华盛顿大学Harbor View医院等进行脊柱疾病手术访问。是江苏省医学重点人才、江苏省高校“青蓝工程”中青年学术带头人。中华医学会骨科分会基础学组委员、中华医学会骨科分会江苏省委员、中国医师学会骨科医师分会胸腰椎专业委员会委员、国家骨科手术机器人应用中心指导委员会委员、江苏省康复医学会修复重建专业委员会副主任委员以及苏州市骨科专业委员会副主委等。是JOT和《中华创伤杂志》等多份杂志的编委。长期从事脊柱相关疾病的基础研究与临床诊治。已发表SCI论文50余篇，包括 PNAS, Science Advances, Advanced Functional Materials, Nano energy, Protein & Cell, 和 Advanced Healthcare Materials等，累计影响因子150余分。

该研究受国家自然科学基金(U20A20254, 52072253, 81873995, 81171712)、江苏省社会发展重点项目（BE2019662）和苏州市脊髓损伤修复重点实验室(SZS201807)的资助。

Xiang Gao, Zhihui Han, Cheng Huang, Huali Lei, Guangqiang Li, Lin Chen, Dandan Feng, Zijie Zhou, Qin Shi, Liang Cheng*, Xiaozhong Zhou*. 

An anti-inflammatory and neuroprotective biomimetic nanoplatform for repairing spinal cord injury.

Bioactive Materials, 18, (2022) 569-582.

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